La spintronica, un campo che combina lo studio degli spin degli elettroni e del loro trasporto con dispositivi elettronici, è promettente per il progresso delle tecnologie di archiviazione e memoria dei dati. Una sfida significativa nel campo della spintronica è stata trovare materiali in grado di trasportare in modo efficiente gli spin su lunghe distanze. Ora, i ricercatori hanno scoperto che un isolante sottile come un atomo può svolgere un ruolo cruciale nel migliorare il trasporto dello spin in alcuni materiali.

In un recente studio pubblicato su Nature Materials, i ricercatori dell’Università della California, Berkeley e del Lawrence Berkeley National Laboratory hanno dimostrato come uno strato sottile come un atomo di nitruro di boro esagonale (h-BN) può migliorare il trasporto dello spin in un materiale semiconduttore bidimensionale. noto come diseleniuro di tungsteno (WSe2).

Quando un elettrone si muove attraverso un materiale, trasporta non solo una carica elettrica ma anche un momento magnetico, noto come spin. Nella spintronica, l’obiettivo è sfruttare e manipolare questi giri per l’elaborazione e l’archiviazione delle informazioni. Tuttavia, le rotazioni possono facilmente perdere la loro coerenza e cambiare direzione a causa delle interazioni con l'ambiente circostante.

I ricercatori hanno scoperto che posizionare uno strato atomicamente sottile di h-BN sopra WSe2 ha portato a un miglioramento significativo nelle proprietà di trasporto dello spin. Lo strato h-BN ha agito come barriera protettiva, proteggendo gli spin in WSe2 dalle interazioni con difetti e impurità sulla superficie. Ciò ha permesso agli spin di percorrere distanze più lunghe senza perdere la loro coerenza.

Il gruppo di ricerca ha attribuito il potenziamento del trasporto di spin all'interfaccia di alta qualità tra h-BN e WSe2. Lo strato h-BN atomicamente liscio ha ridotto al minimo la dispersione e ha fornito un ambiente pulito per il trasporto dello spin nel WSe2.

I risultati suggeriscono che h-BN e altri isolanti bidimensionali potrebbero svolgere un ruolo cruciale nei futuri dispositivi spintronici consentendo un trasporto e una manipolazione efficienti dello spin. Ciò potrebbe portare a progressi significativi nelle tecnologie di archiviazione e memoria dei dati basate sullo spin, aprendo la strada a un’elaborazione più veloce ed efficiente dal punto di vista energetico.

Lo studio evidenzia inoltre l’importanza dell’ingegneria dei materiali e della progettazione dell’interfaccia nella spintronica, dove il controllo delle proprietà dei materiali a livello atomico può portare a scoperte rivoluzionarie nelle prestazioni dei dispositivi.